CN209095600U - 一种液压驱动的连杆果实采摘机械臂 - Google Patents

Abstract

一种液压驱动的连杆果实采摘机械臂，属于农业采摘机械领域。本实用新型为了解决现有果实采摘机械臂外形尺寸大，动作灵活度差的问题。本实用新型包括可旋转底座分度盘、底座支撑板、大臂支撑杆、大臂连杆、大臂液压缸、大小臂连接块、小臂支撑杆、小臂连杆、小臂液压缸及末端执行机构支座。所述连杆果实采摘臂依靠两个液压缸提供动力，使机械臂在空间内运动，机械臂运动中使末端执行机构支座与地面始终保持平行。本实用新型结构简单、采摘空间大、动作灵活，并且便于制造、成本低；可适用于果实授粉、剪枝、套袋等工作，大大提高了机械臂的使用率。

Description

一种液压驱动的连杆果实采摘机械臂

技术领域

本实用新型涉及农业采摘机械领域，特别一种液压驱动的连杆果实采摘机械臂。

背景技术

采摘机械臂是农业果蔬采摘机器人的重要组成部分，它安装在采摘移动机构上，承载着采摘末端执行机构。在进行摘作业时，末端执行机构的移动和定位主要依靠机械臂，机械臂的灵活程度与采摘范围决定了采摘机器人的采摘效率。

采摘机器人的研究已经进行了几十年，取得很多研究成果。但采摘机器人一直没有进行大量的商品化，主要原因之一是在于对采摘机械臂的要求较高，要求包括：1)机械臂结构要求简单，机械臂的尺寸直接决定了采摘机器人的尺寸，过大的尺寸结构限制了果园中采摘机器人的使用；2)要求机械臂采摘范围大、动作灵活，这样可以减少机器人的移动次数、快速定位果实位置，提高采摘效率；3)要求机械臂具有较好的通用性，以提高机械臂的使用频率。

但现有的机械臂普遍结构复杂、外形尺寸大、灵活度差，并且一般只能适用于一种采摘末端执行机构，使用频率较低，制造成本高。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有果实采摘机械臂外形尺寸大，动作灵活度差的问题，进而提供一种液压驱动的连杆果实采摘机械臂。

本实用新型的技术方案：

一种液压驱动的连杆果实采摘机械臂包括旋转底座分度盘、底座支撑板、大臂支撑杆、大臂连杆、大臂液压缸、大小臂连接块、小臂支撑杆、小臂连杆、小臂液压缸及末端执行机构支座，底座支撑板的下端通过螺纹连接固定在旋转底座分度盘上，底座支撑板的上端具有第一铰接座，大臂支撑杆和大臂连杆平行设置，大臂支撑杆和大臂连杆的下端铰接在第一铰接座，大臂支撑杆和大臂连杆的上端铰接在大小臂连接块上，所述的小臂支撑杆和小臂连杆平行设置，小臂支撑杆和小臂连杆的一端铰接在大小臂连接块上，小臂支撑杆和小臂连杆的另一端铰接有末端执行机构支座，所述的大臂液压缸缸体端通过铰接座铰接安装在底座支撑板上，大臂液压缸的活塞杆端通过铰接座铰接在大臂支撑杆上，所述的小臂液压缸的缸体端通过铰接座铰接安装在大臂支撑杆上，小臂液压缸的活塞杆端通过铰接座铰接在小臂支撑杆上。

进一步地、底座支撑板的几何中心与旋转底座分度盘的圆心重合。

进一步地、所述的大臂支撑杆和大臂连杆均包括两条平行设置的方管，大臂支撑杆的中间位置固定安装有第二铰接座和第三铰接座，大臂支撑杆的一端通过第一转动副与底座支撑板上的第一铰接座连接，大臂支撑杆的另一端通过第五转动副与大小臂连接块连接，大臂连杆的一端通过第二转动副与底座支撑板上的第一铰接座连接，大臂连杆的另一端通过第六转动副与大小臂连接块连接，所述的大臂液压缸的一端通过第三转动副与底座支撑板连接，大臂液压缸的另一端通过第四转动副与第三铰接座连接，所述的小臂液压缸的缸体端通过第七转动副与第二铰接座连接。

进一步地、所述的小臂支撑杆和小臂连杆均包括两条平行设置的方管，小臂支撑杆中间位置固定安装有第四铰接座，小臂支撑杆的一端通过第八转动副与大小臂连接块连接，小臂支撑杆的另一端通过第十一转动副与末端执行机构支座连接，小臂连杆的一端通过第九转动副与大小臂连接块连接，小臂连杆的另一端通过第十二转动副与末端执行机构支座连接，所述的小臂液压缸的活塞杆端通过第十转动副与设置在小臂支撑杆上的第四铰接座连接。

进一步地、所述的大小臂连接块为L形连接块，大小臂连接块包括大臂安装端和小臂安装端，大臂安装端与小臂安装端相互垂直。

本实用新型具有以下有益效果：

1、通过连杆结构和转动副组成机械臂，结构简单、采摘空间大、动作灵活，并且便于制造、成本低；

2、与传统的电机安装在每个关节的机械臂相比，机构通过液压提供动力，操作便捷、动力输出效率高、机构反应速度快；

3、机械臂运动过程中，末端执行机构支座与地面始终保持平行，使该机械臂可与多种类型执行结构配合使用，不但适用于果实采摘，还可适用于果实授粉、剪枝、套袋等工作，大大提高了机械臂的使用率。

附图说明

图1为一种液压驱动的连杆果实采摘机械臂的结构示意图。

图2为底座支撑板的结构示意图。

图3为大臂支撑杆结构示意图。

图4为大臂连杆结构示意图。

图5为大小臂连接块结构示意图。

图6为小臂支撑杆结构示意图。

图7为小臂连杆结构示意图。

图8为末端执行机构支座结构示意图。

图中1-旋转底座分度盘，2-底座支撑板，3-第一转动副，4-第三转动副，5-第二转动副，6-大臂支撑杆，7-大臂连杆，8-大臂液压缸，9-第四转动副，10-第七转动副，11-小臂液压缸。12-大小臂连接块，13-第六转动副，14-第五转动副，15-第八转动副，16-第九转动副，17-小臂支撑杆，18-小臂连杆，19-第十转动副，20-末端执行机构支座，21-第十二转动副，22-第十一转动副，23-第一铰接座，24-第二铰接座，25-第三铰接座，26-第四铰接座，27-大臂安装端，28-小臂安装端。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本实用新型。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

具体实施方式一：结合图1-图8说明本实施方式，本实施方式的一种液压驱动的连杆果实采摘机械臂，包括旋转底座分度盘1、底座支撑板2、大臂支撑杆6、大臂连杆7、大臂液压缸8、大小臂连接块12、小臂支撑杆17、小臂连杆18、小臂液压缸11及末端执行机构支座20；

底座支撑板2通过螺纹连接固定在旋转底座分度盘1上，底座支撑板2的几何中心与旋转底座分度盘1的圆心重合；

大臂支撑杆6的一端通过第一转动副3与底座支撑板2连接，大臂支撑杆6的另一端通过第五转动副14与大小臂连接块12连接，大臂连杆7的一端通过第二转动副5与底座支撑板2连接，大臂连杆7的另一端通过第六转动副13与大小臂连接块12连接；

小臂支撑杆17的一端通过第八转动副15与大小臂连接块12连接，小臂支撑杆17的另一端通过第十一转动副22与末端执行机构支座20连接，小臂连杆18的一端通过第九转动副16与大小臂连接块12连接，小臂连杆18的另一端通过第十二转动副21与末端执行机构支座20连接；

大臂液压缸8的一端通过第三转动副4与底座支撑板2连接，大臂液压缸8的另一端通过第四转动副9与大臂支撑杆6连接，小臂液压缸11的一端通过第七转动副10与大臂支撑杆6连接，小臂液压缸11的另一端通过第十转动副19与小臂支撑杆17连接。

所述第一转动副3、第二转动副5、第三转动副4、第四转动副9、第五转动副14、第六转动副13、第七转动副10、第八转动副15、第九转动副16、第十转动副19、第十一转动副22与第十二转动副21旋转轴线相互平行。

所述第一转动副3和第二转动副5旋转轴线之间的水平距离与第五转动副14和第六转动副13旋转轴线之间的水平距离相等，第一转动副3和第二转动副5旋转轴线之间的水平连线与第五转动副14和第六转动副13旋转轴线之间的水平连线平行。

所述第八转动副15和第九转动副16旋转轴线之间的垂直距离与第十一转动副22和第十二转动副21旋转轴线之间的垂直距离相等，第八转动副15和第九转动副16旋转轴线之间的竖直连线与第十一转动副22和第十二转动副21旋转轴线之间的竖直连线平行。

所述第五转动副14和第六转动副13旋转轴线之间的连线与第八转动副15和第九转动副16旋转轴线之间的连线垂直。

所述末端执行机构支座20与地面平行。

本实用新型的使用原理是：首先将液压驱动的连杆果实采摘机械臂的旋转底座分度盘1安装在果实采摘机器人的转动底座上，通过驱动大臂液压缸8，使得大臂支撑杆6实现左右摆动动作，通过驱动小臂液压缸11，使得小臂支撑杆17实现上下俯仰动作，又因为整个机械臂能够实现圆周转动动作，通过这些动作的组合能够的实现三个维度的操作作业，更加灵活的实现果实的采摘，另外为了加强整个采摘机械臂的使用寿命，增加了大臂连杆7和小臂连杆18，大臂连杆7和小臂连杆18分别与大臂支撑杆6和小臂支撑杆17组合，进而组成了一个稳定的驱动结构。

具体实施方式二：结合图1-图8说明本实施方式，本实施方式的一种液压驱动的连杆果实采摘机械臂，底座支撑板2的几何中心与旋转底座分度盘1的圆心重合。

具体实施方式三：结合图1-图8说明本实施方式，本实施方式的一种液压驱动的连杆果实采摘机械臂，所述的大臂支撑杆6和大臂连杆7均包括两条平行设置的方管，大臂支撑杆6的中间位置固定安装有第二铰接座24和第三铰接座25，大臂支撑杆6的一端通过第一转动副3与底座支撑板2上的第一铰接座23连接，大臂支撑杆6的另一端通过第五转动副14与大小臂连接块12连接，大臂连杆7的一端通过第二转动副5与底座支撑板2上的第一铰接座23连接，大臂连杆7的另一端通过第六转动副13与大小臂连接块12连接，所述的大臂液压缸8的一端通过第三转动副4与底座支撑板2连接，大臂液压缸8的另一端通过第四转动副9与第三铰接座25连接，所述的小臂液压缸11的缸体端通过第七转动副10与第二铰接座24连接。

具体实施方式四：结合图1-图8说明本实施方式，本实施方式的一种液压驱动的连杆果实采摘机械臂，所述的小臂支撑杆17和小臂连杆18均包括两条平行设置的方管，小臂支撑杆17中间位置固定安装有第四铰接座26，小臂支撑杆17的一端通过第八转动副15与大小臂连接块12连接，小臂支撑杆17的另一端通过第十一转动副22与末端执行机构支座20连接，小臂连杆18的一端通过第九转动副16与大小臂连接块12连接，小臂连杆18的另一端通过第十二转动副21与末端执行机构支座20连接，所述的小臂液压缸11的活塞杆端通过第十转动副19与设置在小臂支撑杆17上的第四铰接座26连接。

具体实施方式五：结合图1-图8说明本实施方式，本实施方式的一种液压驱动的连杆果实采摘机械臂，所述的大小臂连接块12为L形连接块，大小臂连接块12包括大臂安装端27和小臂安装端28，大臂安装端27与小臂安装端28相互垂直。

本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。

Claims (5)

1.一种液压驱动的连杆果实采摘机械臂，其特征在于：包括旋转底座分度盘(1)、底座支撑板(2)、大臂支撑杆(6)、大臂连杆(7)、大臂液压缸(8)、大小臂连接块(12)、小臂支撑杆(17)、小臂连杆(18)、小臂液压缸(11)及末端执行机构支座(20)，底座支撑板(2)的下端通过螺纹连接固定在旋转底座分度盘(1)上，底座支撑板(2)的上端具有第一铰接座(23)，大臂支撑杆(6)和大臂连杆(7)平行设置，大臂支撑杆(6)和大臂连杆(7)的下端铰接在第一铰接座(23)，大臂支撑杆(6)和大臂连杆(7)的上端铰接在大小臂连接块(12)上，所述的小臂支撑杆(17)和小臂连杆(18)平行设置，小臂支撑杆(17)和小臂连杆(18)的一端铰接在大小臂连接块(12)上，小臂支撑杆(17)和小臂连杆(18)的另一端铰接有末端执行机构支座(20)，所述的大臂液压缸(8)缸体端通过铰接座铰接安装在底座支撑板(2)上，大臂液压缸(8)的活塞杆端通过铰接座铰接在大臂支撑杆(6)上，所述的小臂液压缸(11)的缸体端通过铰接座铰接安装在大臂支撑杆(6)上，小臂液压缸(11)的活塞杆端通过铰接座铰接在小臂支撑杆(17)上。

2.根据权利要求1所述的一种液压驱动的连杆果实采摘机械臂，其特征在于：底座支撑板(2)的几何中心与旋转底座分度盘(1)的圆心重合。

3.根据权利要求1所述的一种液压驱动的连杆果实采摘机械臂，其特征在于：所述的大臂支撑杆(6)和大臂连杆(7)均包括两条平行设置的方管，大臂支撑杆(6)的中间位置固定安装有第二铰接座(24)和第三铰接座(25)，大臂支撑杆(6)的一端通过第一转动副(3)与底座支撑板(2)上的第一铰接座(23)连接，大臂支撑杆(6)的另一端通过第五转动副(14)与大小臂连接块(12)连接，大臂连杆(7)的一端通过第二转动副(5)与底座支撑板(2)上的第一铰接座(23)连接，大臂连杆(7)的另一端通过第六转动副(13)与大小臂连接块(12)连接，所述的大臂液压缸(8)的一端通过第三转动副(4)与底座支撑板(2)连接，大臂液压缸(8)的另一端通过第四转动副(9)与第三铰接座(25)连接，所述的小臂液压缸(11)的缸体端通过第七转动副(10)与第二铰接座(24)连接。

4.根据权利要求1所述的一种液压驱动的连杆果实采摘机械臂，其特征在于：所述的小臂支撑杆(17)和小臂连杆(18)均包括两条平行设置的方管，小臂支撑杆(17)中间位置固定安装有第四铰接座(26)，小臂支撑杆(17)的一端通过第八转动副(15)与大小臂连接块(12)连接，小臂支撑杆(17)的另一端通过第十一转动副(22)与末端执行机构支座(20)连接，小臂连杆(18)的一端通过第九转动副(16)与大小臂连接块(12)连接，小臂连杆(18)的另一端通过第十二转动副(21)与末端执行机构支座(20)连接，所述的小臂液压缸(11)的活塞杆端通过第十转动副(19)与设置在小臂支撑杆(17)上的第四铰接座(26)连接。

5.根据权利要求1所述的一种液压驱动的连杆果实采摘机械臂，其特征在于：所述的大小臂连接块(12)为L形连接块，大小臂连接块(12)包括大臂安装端(27)和小臂安装端(28)，大臂安装端(27)与小臂安装端(28)相互垂直。